基于项目式学习的初中化学跨学科实践活动设计研究

摘 要 “科学探究与实践”是《义务教育化学课程标准（2022年版）》提出的核心素养之一，这充分体现了“做中学”的教育理念。将跨学科实践活动与项目式学习相融合开展教学是新课程实施的重要发展方向之一。以“制作简易供氧器”为例，明确跨学科实践活动的育人价值，明确项目活动内容，设计项目活动过程，为一线教师开展跨学科实践活动教学提供借鉴。

关键词 初中化学 跨学科实践活动设计 项目式学习 简易供氧器 设计制作

作者简介：黄丹娜（1978— ），女，福建三明人，福建省三明市列东中学一级教师，大学本科，研究方向：初中化学教育教学研究。

基金项目：本文系福建省三明市基础教育科学研究2022年度立项课题“初中化学微项目学习的案例开发的实践研究”（课题编号：JYKT-22005）的阶段性研究成果。

《义务教育化学课程标准（2022年版）》提出“科学探究与实践”是核心素养的四个维度之一，这体现了“做中学”的教育理念。学习主题5“化学与社会·跨学科实践”要求实践活动要具有跨学科性、实践体验性等特点，这充分体现了本次课程改革强化化学学科实践、推进综合学习的要求[1]。跨学科实践活动主题的选择要满足针对性、综合性、驱动性和可行性[2]。项目式学习让学生面对真实问题，通过自主探究与合作学习，完成具有挑战性的任务，是一种能培养关键能力、发展核心素养的教学模式，也是初中化学跨学科实践活动开展的有效途径。本文以“制作简易供氧器”项目为例，设计了基于项目式学习的初中化学跨学科实践活动案例。

一、项目主题的育人价值

跨学科实践强调通过学科实践活动培养学生综合应用学科知识、技能等解决实际问题的能力。“制作简易供氧器”活动紧密联系生活中的真实问题，属于化学与材料、健康等领域相关联的作品制作类实践活动。

（一）跨学科知识关联

项目关联融合了化学、物理、数学、工程等多学科知识、技能。项目主题密切联系“物质的性质与应用”“物质的化学变化”“科学探究与化学实验”“化学与社会·跨学科实践”等各学习主题的核心内容。化学核心知识是“氧气的实验室制取与性质”，还涉及物理学科有关气体密度及气压变化、数学学科有关计算等知识，应用技术与工程的方法需要综合考虑材质、装置尺寸、密封性等问题，最终完成供氧器的设计与制作。

项目有助于跨学科大概念的建构。将实践活动融入具体的项目任务中，实现项目学习与跨学科实践相融合，有利于构建“系统与模型”“比例与定量”等跨学科大概念。

（二）化学核心素养发展

在实践活动中，学生通过合作交流、信息收集等活动培养科学探究与实践必备的基本技能；通过自觉地应用比较、分类、综合等科学方法，发展质疑、批判、设计、创新等科学思维；通过学科知识的概括抽提，初步形成元素观、守恒观、转化观等化学观念；另外，供氧装置在实际生活中有着广泛的应用，对社会生产生活有着重要影响，培养学生初步具备严谨求实的科学态度，感受知识的社会价值。

项目主题的育人价值结构化示意图，如图1所示。

二、项目的内容结构分析

以“简易供氧器”为项目作品。“制作供氧器”实践活动以氧气的性质和制取为核心内容，调查生活中制氧机的原理和构造，探究实验室制取氧气的方法和装置，认识化学反应中物质间的定量关系，综合考虑反应速度、产氧量、方便操作等方面的要求，选择合适的制氧剂和材料，应用技术与工程的方法完成简易供氧器的设计和制作，内容结构如图2所示。

三、项目活动过程设计

“制作简易供氧器”项目基于学习任务推动活动开展，通过四个核心活动让学生经历完整的问题解决过程。活动秉持“以学生为中心”的基本理念，充分发挥学生的主观能动性。活动设计重视核心知识的融会贯通、学以致用[3]。在活动过程中，融合化学、物理、数学、工程等多学科知识，抽提跨学科大概念，发展化学核心素养。

（一）活动1：调查制氧机的工作原理，明确需要解决的问题

【任务驱动】调查市场上常见制氧机的工作原理并进行分类，形成调查报告。

【课前活动】以学习小组为单位，通过网络、医疗器械店等途径展开调查，收集制氧机工作原理的相关资料，并对资料基于工作原理进行分类、整理，得出结论，并形成书面调查报告。

【课堂活动】以学习小组为单位，展示、交流课前调查结果。

【预期活动成果】基于用途对制氧机及其工作原理进行分类：一是物理方法，如工业、医疗等常用分离空气法制取氧气；二是化学方法，如防毒面具、潜水艇等常用过氧化钠与水和二氧化碳反应制取氧气。

设计意图：让学生经历自主调查、收集资料等过程，培养学生获取、收集、整理信息能力。以小组为单位，目的是培养合作能力、社会活动能力，同时感受化学在生产生活中的应用，体会本活动的意义和价值。

（二）活动2：认识实验室制取氧气的方法，明确制氧气的化学反应原理

【任务驱动】了解实验室制取氧气的常用方法及装置，进一步明确选择哪种原理制取氧气。

【教师支持】分别呈现高锰酸钾、氯酸钾、双氧水等方法制取氧气的实验装置。

【问题指引】如何选择合适的制取氧气的原理？发生装置和收集装置的选择依据是什么？

【学生活动1】学生基于已学知识进一步观察制取氧气的实验装置，根据反应物、生成物、反应条件等选择反应装置和收集装置。

【学生活动2】根据高锰酸钾、氯酸钾、双氧水等方法制取氧气的反应原理，基于物质转化、比例关系等理解质量守恒定律。

【预期活动成果】学生能够清晰地表达实验室制取氧气的反应原理，并进行分析评价，说明其优缺点。

设计意图：通过已学知识呈现，激活学生已有经验，唤醒情感。通过实验装置和反应原理间的比较，培养学生分析评价能力、解释说明能力，发展学生比较、分类等科学思维，初步形成元素观、转化观、守恒观等化学观念。

（三）活动3：设计、制作简易供氧器，培养分析评价能力和动手操作能力

【任务驱动】基于所选择的反应原理，设计、制作简易供氧器。

【教师支持】提供制作材料、药品等。

【问题指引】制作“供氧器”需要综合考虑哪些因素？如何让所做的装置既美观又实用？

【学生活动1】以学习小组为单位，基于所选原理，选择合适的材料、装置、药品等，完成设计简易供氧器，并画出简易装置图。

【学生活动2】根据简易装置图，运用所选材料制作简易供氧器。

【预期活动成果】学生能够综合考虑供氧器的实际用途、反应原理等进行设计、制作供氧器，并有新的外观创意。

设计意图：通过问题引导学生基于实用、美观等视角综合考虑简易供氧器的制作，从氧气产生速率、氧气纯度等视角进行思考，培养学生分析评价能力。通过设计供氧器和外观创意，培养学生动手操作能力和审美能力。

（四）活动4：作品展示与交流评价，培养学生交流能力，发展社会责任素养

【任务驱动】展示和讲解制作的供氧器，开展自评、互评、师评活动。

【教师支持】组织展示交流活动，提供课前与学生共同制定的活动评价表，如表1所示。

【学生活动1】以小组为单位，展示制作的供氧器，介绍反应原理、装置结构、制作材料和技术、产品的优缺点等。

【学生活动2】学生现场演示制取氧气的过程。

【学生活动3】根据活动评价表，参与自评与互评活动，反思作品存在的问题并寻找解决方案，进行作品的再设计。

【预期活动成果】学生能够科学合理、思路清晰地展示、介绍作品，能够基于证据进行评价，并提出科学合理的改进建议。

设计意图：通过展示、演示与交流评价跨学科实践活动，锻炼学生的表达能力与评价能力，促进学生反思和总结经验，进一步完善作品制作类的思路与方法，鼓励学生开展再设计的持续学习，促进综合实践能力的发展，培养应用科学知识服务社会的责任担当意识。

四、设计反思与实施建议

跨学科实践活动是发展核心素养的重要途径。《义务教育化学课程标准（2022年版）》将“跨学科实践活动”作为课程内容，要求通过科学探究、社会实践、项目式学习等方式培养学生的科学实践能力[4]。在初中化学教学中，教师应挖掘化学与其他学科有联系的学习主题，积极开展跨学科主题实践活动教学，加强不同学科间的关联，有目的地开展项目式学习，促进学生核心素养发展。

（一）关联多学科知识，培养跨学科思维

跨学科实践活动注重综合应用多学科知识解决生产生活中的实际问题，活动设计应联系生产生活实际，关注教材内容与环境、材料、能源、健康等的密切联系，充分挖掘化学与其他学科之间的知识关联，设计与教学内容密切相关、符合学生认知水平和发展需求的实践性活动[5]。“制作简易供氧器”项目让学生在实践活动中自主应用了化学、物理、数学、技术与工程等多学科知识，根据不同需求，设计更多制氧方法，开展多样化的实践活动，创造性地迁移应用多学科知识探索、解决真实的复杂问题，培养学生的跨学科思维。

（二）协调课内外时间，科学合理地安排课时

跨学科实践活动具有综合性和实践性的特点，以项目的形式开展需要充足的时间和空间作为保障。初三教学任务紧张，课内时间有限，教师要整合实践活动与各学习主题的核心知识，合理组织教学内容，设计项目任务，协调安排实施过程中的课内外时间，实现项目的开展与教材内容的融合。

“制作简易供氧器”项目，建议给予学生充足的课外时间开展课前调查研究、课后设计制作等实践活动，课上主要安排交流汇报调查成果、学习实验制取氧气和质量守恒定律等相关内容、作品展示交流活动，所用时间共约4课时。整个项目实施过程，由课内延伸到课外，再由课外回到课内，实现课内外联动，保证实践活动的顺利开展。

（三）跟踪后续学习，充分发挥活动价值

充分发挥基于项目式学习的跨学科实践活动对发展学生核心素养的作用。活动结束后，还应引导学生积极开展后续学习，并进行跟踪指导。在供氧器作品展示与评价活动中，学生会有新的思考和想法，鼓励学生从制氧原理、制作技术、安全实用、废物处理等方面开展进一步的研究，对制氧装置进行再设计。通过继续探究学习，强化利用跨学科知识解决实际问题的意识，提升自主学习能力和实践能力，培养勇于质疑和创新的精神，增强社会责任感，最大化实现实践活动的育人价值。

[参 考 文 献]

[1]胡久华，张恺琦.《义务教育化学课程标准（2022年版）》解读：化学与社会·跨学科实践[J].化学教育（中英文），2022，43（15）：13-18.

[2]胡久华.义务教育化学课程中跨学科实践活动的设计与实施[J].课程·教材·教法，2023，43（7）：125-132.

[3]柯志超，黄丹青.行之愈笃，知之益明：初中化学开展跨学科实践活动的探索[J].化学教与学，2023（1）：2-6.

[4]霍本斌.从《义务教育化学课程标准（2022年版）》看化学科学实践能力的培养[J].中小学教师培训，2022（9）：59-63.

[5]王云生.贯彻新课程标准，强化课程实践性：以初中化学课程教学为例[J].基础教育课程，2023（10）：60-66.

（责任编辑：姜显光）